Преобразователь частоты в напряжение

(53)5 Н 03 К 9 06 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ С т(72) В.И,Захвато (53) 681.325 (08 (56) Авторское с М 297123, кл. НПроектиров ционных усили ма, - М.: Мир, 1 8.8)видете03 К 9/ание ителей,974, с,4 ьство СС 06. 1971 примене ие опера. Дж.Грэ 17. 53, фиг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Преобразователь частоты в напряжение может быть использован в устройствах обработки информации, в системах автоматического контроля и регулирования с частотными датчиками физических величин, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведения нелинейных (степенных и полиноминальных) функций преобразования. Преобразователь содержит входной формирователь 1 импульсов, ждущий мультивибратор 2, амплитудный ог-. раничитель 3, фильтры 4, 6 нижних частот, аналоговый ключ 5, сумматор 7 с соответствующими связями, 1 ил.Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах обработки информации, в системах автоматического контроля и регулирования с частотными датчиками физических величинЦель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя частоты в напряжение за счет 10 дополнительного воспроизведения нелинейных(степенных и полиномиальных) функций преобразования.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Преобразователь содержит последовательно соединенные входной формирователь 1 импульсов, ждущий мультивибратор 2, амплитудный ограничитель 3, первый фильтр 4.нижних частот, аналоговый ключ 5,второй фильтр 6 нижних частот и сумматор 20 выходом ждущего.мультивибратора 2.Преобразователь служит для воспроизведения функциональной зависимости выходного напряжения 01 ых от частоты 1 видаОвых = вот+ ат + , + а 1 т+ ао ЗО Рассмотрим работу устройства при воспроизведении квадратичной функции преобразования частоты в напряжение (полинома второй степени).Входной сигнал частоты 1, преобразо ванный формирователем 1 в прямоугольные импульсы, запускает ждущий мультивибратор 2, длительность импульсов которого х стабильна и не превышает минимального периода входного сигнала Тю, = 1/вах. На 40 выходе. первого фильтра 4 нижних частот, имеющего коэффициент усиления К 1, из сформированных импульсов стабильной амплитуды и длительности выделяется постоянная составляющая 01, линейно 45 зависящая от частоты входного сигнала: 50 55 Напряжение 01 поступает на потенциальный вход аналогового ключа 5, который находится в замкнутом состоянии в течение интервала времени т, равного длительности импульса управления ключом, поступающего с выхода ждущего мультивибратора 2,При помощи второго фильтра 6 нижних частот, имеющего коэффициент усиления Кг, из импульсов напряжения на выходе 7. К первому входу сумматора 7 присоединена шина 8 опорного напряжения. Второй вход сумматора 7 соединен с выходом первого фильтра 4 нижних частот, а управляющий вход аналогового ключа 5 соединен с 25 ключа 5 выделяется постоянная составляющая 02, имеющая квадратичную зависимость от частоты входного сигнала.02- К 1 кг 0 т ф.Сигналы 01 и 02; поступающие с выходов фильтров 4 и 6 нижних частот; алгебраически складываются в сумматоре 7 вместе с сигналом Оо, поступающим с шины 8 опорного напряжения. Причем указанные сигналы могут поступать как на суммирующие, так и на вычитающие входы сумматора 7, в зависимости от требуемого знака коэффициента при соответствующей степени. Таким образом на выходе сумматора 7 формируется напряжение Овых, имеющее функциональную .зависимость от .входной частоты в виде полинома второй степени:Овых = агт + а 1 т+ ао,ггдеа 2= К 1 К 20 тг,а 1= К 10 т,ао = Оо.При необходимости воспроизведения полинома более высокой степени в преобразователь достаточно ввести несколько ячеек иэ последовательно соединенных аналоговых ключей и фильтров нижних частот, число которых на единицу меньше старшего показателя степени воспроизводимого полинома. а также увеличить число входов сумматора.В качестве аналогового ключа можно испольэовать микросхему К 590 КН 2, а сумматор и фильтры нижних частот можно выполнить на микросхемах операционных усилителей.Предлагаемое техническое решение позволяет значительно расширить область применения и функциональные возможности преобразователей частоты в напряжение, Это связано .с возможностью линеаризации характеристики широкого класса первичных измерительных преобразователей с частотным выходом (например, датчиков расхода, давления; температуры и . т,д.). А как известно из теории приближения функций, любая непрерывная функциональная зависимость (в том числе нелинейная) может быть воспроизведена многочленом и-й степени как угодно точно.Предлагаемый преобразователь также может быть использован в качестве устройства для воспроизведения многочленов и степенных функций различных физических величин (электррчес.ких и неэлектрических) с частотной формой представления информации. Например, на базе данного преобразователя с квадратичным законом преобразования несложно выполнить уст1746525 Составитель М. ЛеоноваТехред М.Моргентал Корректор О. Ципле Редактор Н. Яцола Заказ 2403 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101. ройства для измерения действующего значения переменного тока или мощности постоянного тока, предварительно преоНраэованного в частоту импульсов, а такжеосуществить измерение кинетиче ской энергии движения объекта, снабженного частотным датчиком скорости.Указанные преимущества делают предлагаемое устройство Нолее универсальным и эффективным в применении по сравне нию с известными решениями за счет совмещенной,во времени процесса преобразования частоты в напряжение с математическими вычислительными операциями. 15Формула изобретенияПреобразователь частоты в напряжение, содержащий последовательно соединенные входной формирователь импульсов, ждущий мультивибратор, амплитудный ограничитель и первый фильтр нижних частот, о т л и ч а ю щ и й с. я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведения нелинейных функций преобразования. в него. введены последовательно соединенные аналоговый ключ, второй фильтр нижних частот. и сумматор, к первому входу которого присоединена шина опорного напряжения, причем выход ждущего мультивибратора соединен с управляющим входом аналогового ключа, а выход первого фильтра нижних частот соединен с потенциальным входом аналогового ключа и вторым входом сумматора, выход которого является выходом устройства.